3.3.2. Солнечная энергетика Общие сведения о солнечной энергетике

Истощение природных запасов топлива и проблемы в экологии стимулируют работы по использованию возобновляемых источников энергии, к которым относятся источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Согласно международной практике, к нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии относят:

– энергию Солнца;

– энергию ветра;

– энергию водных потоков на суше (гидроэлектростанции мощностью менее 1 МВт);

– энергию биомассы (отходов сельского хозяйства и лесного комплекса, коммунально-бытовые и промышленные отходы; водоросли и торф);

– геотермальную энергию (гидротермальные источники);

– энергию морей и океанов (приливы и отливы, течения, волны, температурный градиент).

Видное место среди них занимает солнечная энергетика. Расчеты показывают, что общее количество солнечной энергии, поступающей на Землю в течение часа, превышает количество потребляемой человечеством энергии в течение года. За двадцать дней Земля получает в виде солнечного излучения примерно столько же энергии, сколько хранится во всех запасах ископаемого топлива на планете.

По используемому принципу преобразования солнечной энергии все солнечные энергоустановки делятся на два типа:

– термодинамические, где солнечная энергия преобразуется сначала в тепло, которое в термодинамическом цикле тепловой машины, преобразуется в механическую энергию, а затем в генераторе – в электрическую;

– фотоэлектрические, реализующие метод прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей, составляющих основу солнечных модулей или солнечных батарей.

Энергоустановки, относящиеся к первому типу, составляют основу гелиотермальной энергетики, в которой используется нагрев поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла. В качестве особого вида станций гелиотермальной энергетики принято выделять солнечные системы концентрирующего типа. В этих установках энергия солнечных лучей с помощью системы линз и зеркал фокусируется в концентрированный луч солнца. Луч солнца в этом случае используется как источник тепловой энергии для нагрева рабочей жидкости, которая расходуется для генерации электроэнергии по аналогии с обычными ТЭЦ или накапливается для сохранения энергии.

Наиболее широкое распространение в мире получили энергоустановки второго типа, использующие фотоэлектрические преобразователи. Для их изготовления чаще всего используют сверхчистый полупроводниковый кремний, производство которого уже налажено во многих странах. С начала 90-х годов прошлого века идет активный поиск других материалов, которые возможно и уступают по основных характеристикам кремнию, но существенно его дешевле и технологичнее. Крупнейшая в мире солнечная электростанция этого типа – Finsterwalde Solar Park, находящаяся в Германии, была введена в строй в 2010 году. Мощность ее достигает 80,7 МВт. На втором месте – электростанция Sarnia Solar Facility, расположенная в канадской провинции Онтарио, которая имеет максимальную мощностью 80 МВт и генерирует около 120 ГВт∙ч электроэнергии в год с помощью более миллиона отдельных модулей.